با توجه به اهميت هرچه بيشتر انرژی و مخصوصاً انرژی های سوخت های فسيلی كه تمام شدنی هستند و در بسياری از كشورهای دنيا نيز يافت نمی شوند و پيرو طرح هدفمندسازی یارانه ها، ارزش انرژی بيش از پيش خود را نمايان ساخته است. در همین راستا یکی از راه‌های کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها و صنایع، استفاده از سیستم‌های تبرید جدید و بهینه است. امروزه از چیلرها بطور گسترده برای تهویه مطبوع تابستانی در پروژه های مسکونی، اداری – تجاری، فرهنگی – تفریحی، ورزشی، صنعتی و … استفاده می شود. چیلر جذبی و چیلر تراکمی دو نوع پرکاربرد در صنعت برودت هستند. هر کدام از این چیلرها خصوصیات و ویژگی‌های مربوط به خود را دارند. اساسی‌ترین تفاوت بین چیلر جذبی و تراکمی در سیال عامل و نحوه تراکم مبرد در هر یک است. در اين مقاله مقايسه ای بین چیلرهای تراکمی و جذبی از نظر ميزان مصرف برق و گاز اين دو چيلر انجام می شود.
1- مقدمه:
امروزه تقریباً اکثر وسایل خانگی با برق کار می کنند که تفاوت مصرف برق بین مدل‌های مختلف بعضاً بسیار زیاد است. استفاده زیاد از وسائل برقی در ساعات اوج بار، باعث اختلال در شبکه و ایجاد خاموشی می شود. در هنگام ساخت ساختمان یا تجهیز ساختمان یکی از تاسیسات تهویه مورد نیاز، چیلر می باشد که در هنگام خرید آن، مهم ترین عاملی که به باید به آن توجه کرد، مصرف برق چیلر است. زیرا هرچه مصرف برق محصول کمتر باشد هزینه خرید و نگهداری آن نیز مقرون به صرفه تر خواهد بود.
با توجه به تنوع در ساختمان چیلرها، برای انتخاب نوع مناسب چیلر موارد مختلفی از جمله اقلیم و شرایط محیطی نصب چیلر، محدودیت فضا جهت جانمایی و نصب چیلر، در دسترس بودن آب جهت خنک کاری کندانسور چیلر، امکان تأمین گاز مورد نیاز چیلر و … میبایست در نظر گرفته شود. در این مقاله میزان مصارف و هزینه های برق و گاز چیلرهای تراکمی و جذبی مورد بررسی قرار می گیرد.
2- چیلر تراکمی:
مطابق شکل ذیل، چیلر تراکمی از چهار قسمت اصلی کمپرسور، کندانسور، شیر انبساط و اواپراتور تشکیل شده است. پرکاربردترین انواع چیلر تراکمی به شرح ذیل می باشد.
- چیلر تراکمی آب خنک: در این چیلرها، کندانسور از طریق تبادل انرژی با آب، گاز مبرد را خنک و به مایع تبدیل می کند. بطوریکه گاز مبرد داغ خروجی از کمپرسور، وارد کندانسور شده و جریان آبی با دمای مناسب (تولید شده توسط برج خنک کننده) از درون لوله ها عبور داده می شود.
- چیلر تراکمی هوا خنک: در چیلر هوا خنک، فرآیند دفع حرارت در کندانسور، به کمک تعدادی فن و جریان هوای محیط صورت می گیرد. در نتیجه چیلر تراکمی هوا خنک مصرف آب ندارد و امروزه بسیار مورد توجه مهندسان تأسیسات برودتی قرار گرفته است.
3- چیلر جزبی:
چیلرهای جذبی از انرژی حرارتی به عنوان منبع اصلی برای ایجاد سرمایش استفاده میکنند. در سیستم‌های جذبی معمولاً از آب به عنوان مبرد استفاده میشود و گرمای مورد نیاز برای کارکرد این چیلرها به طور مستقیم از گاز طبیعی تأمین میشود. چیلرهای جذبی به دو نوع تک اثره و دو اثره می باشند. چیلر جذبی دو اثره یا دو حالته از نظر فرآیند و چرخه سرمایش مشابه همان چیلر تک اثره است با این تفاوت که فرآیند غلیظ نمودن محلول جاذب و مبرد در دو مرحله صورت می گیرد. مرحله اول تغلیظ کردن در ژنراتور دما بالا و مرحله دوم در ژنراتور دما پایین انجام می شود.
4- مقایسه ضریب عملکرد (COP) چیلرهای تراکمی و جذبی:
ضریب عملکرد یا ضریب بازدهی (COP) یک دستگاه سرمایشی، شاخصی برای مشخص کردن میزان بهینه بودن آن دستگاه است که مهمترین مورد مقایسه چیلر جذبی و تراکمی محسوب می شود. ضریب عملکرد چیلر در واقع نشان دهنده راندمان مصرف انرژی آن است.
با تقسیم مقدار گرمایی که دستگاه سرمایشی از محیط اطراف خود می گیرد بر کار انجام شده توسط دستگاه، ضریب عملکرد به دست می آید و برچسب انرژی صادره از طرف سازمان استاندارد نیز بر طبق COP است که با حروف انگلیسی A تا G مشخص می شود. حداکثر ضریب عملکرد در چیلرهای تراکمی هوا خنک 3/53 و در چیلرهای تراکمی آب خنک 6 می باشد. این درحالی است که حداکثر ضریب عملکرد چیلرهای جذبی تک اثره 0/8 و چیلرهای جذبی دواثره 1/4 است.
5- مقایسه مصرف آب چیلرهای تراکمی و جذبی:
چیلرهای جذبی به برج خنک کننده نیاز دارند. برج های خنک کننده اصولاً به صورت تبخیری کار میکنند و باعث اتلاف آب می‌شوند. در چیلرهای تراکمی نوع آب‌خنک، وضعیت مشابه چیلر جذبی است اما تفاوت چیلر جذبی و تراکمی در نوع هواخنک است که نیاز به آب و برج خنک‌کننده نیست و مصرف آبی در سیستم اتفاق نمی‌افتد. اما از دیدگاه کلان، در تبدیل سوخت به برق در بسیاری از نیروگاه ها از کندانسورهای آبی استفاده میشود که مصرف آب در این نیروگاه ها برای تولید برق، می بایست به مصرف آب مستقیم چیلر تراکمی اضافه گردد.
6- مقایسه مصرف برق و گاز در چیلرهای تراکمی و جذبی:
با توجه به اینکه جنس انرژی مصرفی در چیلرهای جذبی و تراکمی با یکدیگر متفاوت است، لذا میبایست ظرفیتی را بعنوان نمونه در نظر بگیریم تا بتوانیم اختلاف هزینه های مصرف انرژی را در چیلرهای جذبی و تراکمی با یکدیگر مقایسه کنیم (با استناد به کاتالوگ کمپانی چیلرهای سنچوری).
با فرض 180 تن تبرید ظرفیت برودتی، شرایط اقلیمی شهر اصفهان و 14 ساعت زمان کارکرد چیلر و دوره 4 ماهه، مقایسه ذیل را بر اساس جداول (1) تا (3) انجام می دهیم.
جدول (1): مصرف انرژی در چیلر تراکمی هوا خنک
جدول (2): مصرف انرژی در چیلر تراکمی آب خنک
جدول (3): مصرف انرژی در چیلر جذبی دو اثره
مقایسه مصرف برق انواع چیلرها با ظرفیت یکسان
مقایسه مصرف گاز انواع چیلرها با ظرفیت یکسان
بر اساس تعرفه های مسکونی و تجاری هزینه برق و گاز، مقایسه هزینه برق و گاز چیلرهای جذبی دواثره، تراکمی آب خنک و تراکمی هوا خنک در شکل انجام شده است.
مقایسه هزینه برق وگاز انواع چیلرها – نصب در ساختمان مسکونی
مقایسه هزینه برق وگاز انواع چیلرها – نصب در ساختمان تجاری
با توجه به شکل های قبل، هزینه مصرف انرژی در چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی با تعرفه مسکونی، بیشتر و با تعرفه تجاری، کمتر می باشد. لازم به ذکر است با توجه به استفاده بیشتر چیلرها در ساختمان های تجاری، اداری و فرهنگی و با در نظر گرفتن تعرفه های برق تجاری، در مجموع استفاده از چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی از لحاظ مصرف انرژی مقرون به صرفهتر می باشد.
7- نتیجه گیری:
یکی از راه‌های کاهش مصرف انرژی در ساختمان‌ها و صنایع، استفاده از سیستم‌های تبرید جدید و بهینه است. همانطورکه در بخش های قبلی مشاهده گردید، راندمان، مصرف آب، گاز و برق چیلرهای جذبی و تراکمی بایکدیگر مقایسه گردید.
از دید کلان میبایست به این موضوع توجه داشت که پیک مصرف برق در تابستان می باشد و یکی از دلایل خاموشی های برق در فصل گرما، استفاده بی رویه از سیستم های تهویه می باشد. در صورتیکه پیک مصرف گاز در زمستان است و تابستان ها هیچ مشکلی در توزیع گاز وجود ندارد. لذا از دید کلان، استفاده از چیلرهای جذبی به جای چیلرهای تراکمی، مناسبتر می باشد.
همچنین از دید مصرف کننده (و بهای انرژی که می بایست پرداخت نماید) نیز با توجه به اینکه استفاده از چیلرها در ساختمان های تجاری، اداری و فرهنگی بیشتر از مسکونی می باشد و با در نظر گرفتن تعرفه های برق تجاری، استفاده از چیلرهای جذبی نسبت به چیلرهای تراکمی مقرون به صرفه تر می باشد.